Rotierender Trägheitsantrieb

Abstract

 Die Erfindung bezieht sich auf einen Antrieb zum Erzeugen einer gerichteten Bewegung in eine Vorzugsrichtung (R) mit einer Schwungmasse (m), welche in Vorzugsrichtung beweglich und um eine Achse (A) drehbar gelagert ist. Dabei ist ein erstes Antriebsmittel vorgesehen, das so ausgelegt ist, daß es auf die Schwungmasse (m) außerhalb von deren Schwerpunkt eine erste Kraft (F1) mit wenigstens einer Komponente parallel zur Vorzugsrichtung (R) ausübt. Weiter ist ein zweites Antriebsmittel vorgesehen, welches eine der ersten Kraft (F1) entgegengerichtete zweite Kraft auf die Schwungmasse (m) ausübt, welche in deren Schwerpunkt angreift.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Antrieb zum Erzeugen einer gerichteten Bewegung und ein entsprechendes Verfahren hierzu.

[0002] Bisherige Antriebe, insbesondere von Fahrzeugen, werden dadurch realisiert, daß das Abstoßen der Fahrzeuge von einem Medium ausgenutzt wird, um den Vortrieb zu erzeugen. Landfahrzeuge werden z. B. durch Abstoßen von der Fahrbahn angetrieben, Wasserfahrzeuge (sofern motorisiert) erfahren ihren Vortrieb durch Zusammenwirken mit dem Wasser. Darüber hinaus existieren Antriebe, die Drehimpulse in eine gerichtete Bewegung umsetzen und somit den Vortrieb erzeugen. Diese sind jedoch verhältnismäßig kompliziert aufgebaut.

[0003] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen einfachen Mechanismus zur Erzeugung einer gerichteten Bewegung anzugeben, der einfach aufgebaut ist und bei dem das Abstoßen von einem äußeren Medium nicht erforderlich ist.

[0004] Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren nach Anspruch 9. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen-Erfindungsgemäß wird eine Kraft in der Vorzugsrichtung, d. h. in der Richtung, in welche das angetriebene System bewegt werden soll, außerhalb des Schwerpunktes der Schwungmasse ausgeübt. Hierdurch führt die Schwungmasse eine Translationsbewegung entgegen der Vorzugsrichtung und eine Rotationsbewegung aus. Während der Rotationsbewegung der Schwungmasse greift eine zweite Kraft am Schwerpunkt der Schwungmasse an, so daß diese Kraft nur eine Translationsbewegung der Schwungmasse bewirkt und daher dem Betrage nach kleiner als die erste Kraft ist. Hierdurch wirkt auf das zu bewegende System (z. B. Fahrzeug) infolge des Prinzips "actio = reactio" aufgrund der sich nicht vollständig aufhebenden ersten und zweiten Kräfte eine Kraft, die zur gerichteten Bewegung des Systems in Vorzugsrichtung führt.

[0005] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 3 schematisch näher erläutert, wobei in den Figuren lediglich eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prinzips gezeigt ist.

Figur 1 -

zeigt ein Beispiel für einen erfindungsgemäßen Antrieb in einer ersten Betriebsstellung.

Figur 2 -

zeigt das Beispiel von Figur 1 in einer zweiten Betriebsstellung.

Figur 3 -

zeigt das Beispiel von Figur 1 in einer dritten Betriebsstellung.

[0006] In der Figur 1 ist beispielhaft ein Antrieb gezeigt, der das erfindungsgemäße Prinzip umsetzt. Der Antrieb wird an dem zu bewegenden System (Fahrzeug oder dergleichen) angebracht. Im gezeigten Beispiel ist ein Gehäuse G vorgesehen, in welchem eine etwa halbmondförmige Schwungmasse m untergebracht ist, wobei auch andere Formen für die Schwungmasse m denkbar sind. Das Gehäuse G ist vorteilhafterweise an die Form der Schwungmasse m angepaßt. Die Schwungmasse m ist um eine Achse A drehbar gelagert, wobei die Achse A vorteilhafterweise durch eine im Gehäuse G gelagerte Welle W gebildet wird. Die Schwungmasse m weist neben dem so erzielten Rotationsfreiheitsgrad auch noch einen Freiheitsgrad für die Translation auf. Dieser translatorische Freiheitsgrad besteht hinsichtlich der Vorzugsrichtung R, d. h. der Richtung, in der das System mittels des Antriebs bewegt werden soll. Hierzu wird die Achse A bzw. die Welle W vorteilhafterweise in einer sich in Vorzugsrichtung R erstreckenden Führung F im Gehäuse G geführt. Natürlich kann die translatorische Führung der Schwungmasse m auch auf andere Weise erfolgen.

[0007] Der in der Zeichnung rechte Schenkel S1 der Schwungmasse m befindet sich in Figur 1 in einem im Gehäuse G befindlichen Raum R1. Durch Ausüben einer Kraft F1 über ein erstes Antriebsmittel auf den in der Zeichnung rechten Schenkel S1 und damit außerhalb des Schwerpunkts der Schwungmasse m wird die Schwungmasse m in Richtung des Pfeils P um die Achse A gedreht.

[0008] Als Antriebsmittel ist bevorzugt die Expansion eines Fluids (d. h. eines gasförmigen oder flüssigen Mediums) vorgesehen, jedoch sind andere Antriebsmittel denkbar, die geeignet sind, die Schwungmasse m in der erfindungsgemäßen Weise in Bewegung zu setzen, beispielsweise ein elektromagnetischer Antrieb oder dergleichen.

[0009] Gleichzeitig mit der Drehbewegung der Schwungmasse m wird die Schwungmasse m entgegen der Vorzugsrichtung R translatorisch bewegt, wobei sich die Drehachse A entsprechend verlagert. Im gezeigten Beispiel wird die Verlagerung durch Führen der Welle W in der Führung F realisiert. Durch Ausüben der Kraft F1 in der geschilderten Weise wirkt gleichzeitig auf das mit dem Antrieb verbundene System eine Gegenkraft F1' gleichen Betrages und sorgt für den Vortrieb des Systems in Vorzugsrichtung R.

[0010] Durch die Trägheit der Schwungmasse m wird diese in Richtung des Pfeils P bewegt, so daß der linke Schenkel S2 der Schwungmasse m sich in Richtung des linken Raumes R2 bewegt. Gleichzeitig bewegt sich die Schwungmasse m gegen die Vorzugsrichtung R so, daß sie etwa auf der Hälfte ihrer Bewegung den Raum R3 ausfüllt. Diese Situation ist in Figur 2 dargestellt. Hier ist die Schwungmasse m im Bezug auf die Richtung der Kraft F1 translatorisch bewegt worden, wobei die Drehachse bzw. die Welle W der Schwungmasse m von der Position A' zur Position A gewandert ist.

[0011] An diesem Punkt, an dem die Schwungmasse m sich infolge ihrer Trägheit weiter in Pfeilrichtung P bewegt, wird nun durch ein zweites Antriebsmittel (das wie das erste Antriebsmittel als expandierendes Fluid oder beispielsweise durch einen elektromagnetischen Antrieb realisiert sein kann) eine Kraft F2 auf die Schwungmasse m ausgeübt, und zwar so, daß diese im Schwerpunkt angreift, so daß sie kein Drehmoment auf die Schwungmasse m, sondern nur eine translatorische Bewegung der Schwungmasse m entgegen der Vorzugsrichtung R bewirkt. Diese Kraft F2 holt die Schwungmasse m folglich "zurück", wobei sie sich weiterhin dreht.

[0012] Da die Kraft F2 so angreift, daß kein Drehmoment auf die Schwungmasse ausgeübt wird, gilt für die Beträge der Kräfte F2 < F1. Somit ist die durch die Kraft F2 verursachte Gegenkraft F2' auf das System kleiner als jene Gegenkraft F1', die durch F1 hervorgerufen wurde. In der Addition der Kräfte F1 und F2 bzw. F1' und F2' bleibt eine Komponente in Vorzugsrichtung R übrig, die für den Vortrieb des Systems sorgt.

[0013] Dieser Vorgang wird erfindungsgemäß wiederholt, so daß ein permanenter Antrieb des Systems in Vorzugsrichtung R erfolgt. Im gezeigten Beispiel übt die Schwungmasse m eine Pendelbewegung aus, bei der sie zwischen den Räumen R1 und R2 hin- und herpendelt.

[0014] Dies wird im gezeigten Beispiel dadurch realisiert, daß dann, wenn der zweite Schenkel S2 der Schwungmasse m infolge ihrer Trägheit in den Raum R2 gelangt, wiederum die Kraft F1 auf die Schwungmasse m ausgeübt wird, sie diesmal jedoch am zweiten Schenkel S2 angreift, so daß sich die Schwungmasse m in Richtung des Pfeils P bewegt. Dies ist in Figur 3 gezeigt. Wieder erfolgt dann ein translatorisches "Zurückholen" der Schwungmasse m durch Ausüben der Kraft F2 wie im Zusammenhang mit Figur 2 beschrieben. Dieser Vorgang des wechselseitigen Ausübens der Kraft F1 einmal auf den linken Schenkel S2 und den rechten Schenkel S1 der Schwungmasse m und ein zwischendurch erfolgendes Ausüben der zu F1 entgegengesetzten Kraft F2 im Schwerpunkt der Schwungmasse m sorgt schließlich für den kontinuierlichen Antrieb des Systems und dessen Bewegung in Vorzugsrichtung R.

[0015] Um das Massenträgheitsmoment einer Schwungmasse m zu verändern, kann die Schwungmasse m - vorzugsweise außerhalb des Gehäuses G - noch mit zusätzlichen Hilfsmassen bestückt werden.

[0016] Um die "Laufruhe" zu erhöhen bzw. den durch die Rotation der Schwungmasse m hervorgerufenen Drehimpuls auf das System zu verringern, sollte ein angetriebenes System vorteilhafterweise mehrere erfindungsgemäße Antriebe aufweisen. Diese Antriebe werden dann so geschaltet, daß die Rotationsbewegungen der einzelnen Schwungmassen m gegenläufig erfolgen.

Ansprüche

1. Antrieb zum Erzeugen einer gerichteten Bewegung in eine Vorzugsrichtung (R) mit einer Schwungmasse (m), welche in Vorzugsrichtung beweglich und um eine Achse

(A) drehbar gelagert ist, wobei ein erstes Antriebsmittel vorgesehen ist, das so ausgelegt ist, daß es auf die Schwungmasse (m) außerhalb von deren Schwerpunkt eine erste Kraft (F1) mit wenigstens einer Komponente parallel zur Vorzugsrichtung (R) ausübt, und wobei ein zweites Antriebsmittel vorgesehen ist, welches eine der ersten Kraft (F1) entgegengerichtete zweite Kraft auf die Schwungmasse (m) ausübt, welche in deren Schwerpunkt angreift.

2. Antrieb nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß er ein Gehäuse (G) zur Aufnahme der Schwungmasse (m) aufweist.

3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei der Schwungmasse (m) um einen etwa halbmondförmigen Körper handelt, der mittig an einer Welle (W) drehbar gelagert ist.

4. Antrieb nach Anspruch 2 und 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Gehäuse (G) eine sich in Vorzugsrichtung (R) erstreckende Führung (F) zur Aufnahme der Welle (W) vorgesehen ist.

5. Antrieb nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß an der Welle (W) neben der Schwungmasse (m) ggf. außerhalb des Gehäuses (G) wenigstens eine weitere Hilfsmasse vorgesehen ist.

6. Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das erste und/oder zweite Antriebsmittel ein expandierendes Gas ist.

7. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das erste oder zweite Antriebsmittel ein elektromagnetischer Antrieb ist.

8. Antriebssystem, das wenigstens zwei Antriebe nach einem der vorherigen Ansprüche umfaßt.

9. Verfahren zum Erzeugen einer gerichteten Bewegung eines Körpers, insbesondere eines Fahrzeugs, in einer Vorzugsrichtung (R) mittels wenigstens eines Antriebs, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
gekennzeichnet durch abwechselndes Ausführen der folgenden Schritte:

- Ausüben einer ersten Kraft (F1) auf wenigstens eine parallel zur Vorzugsrichtung (R) translatorisch und außerdem um eine Achse (A) drehbar gelagerte Schwungmasse (m) außerhalb ihres Schwerpunktes, so daß die Schwungmasse (m) eine Translations- und eine Rotationsbewegung ausführt,

- Ausüben einer der ersten Kraft (F1) entgegengerichteten zweiten Kraft (F2) auf die Schwungmasse (m) in deren Schwerpunkt, so daß die Schwungmasse (m) eine Translationsbewegung ausführt.

10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens zwei Antriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7 verwendet werden, wobei die Kraftausübung so erfolgt, daß die Rotationsbewegungen der jeweiligen Schwungmassen (m) gegenläufig erfolgen.

Amended claims

Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 86(2) EPÜ.

1. Antrieb zum Erzeugen einer gerichteten Bewegung in eine Vorzugsrichtung (R) mit einer Schwungmasse (m), welche in Vorzugsrichtung beweglich und um eine Achse (A) drehbar gelagert ist, wobei ein erstes Antriebsmittel vorgesehen ist, das so ausgelegt ist, daß es auf die Schwungmasse (m) außerhalb von deren Schwerpunkt eine erste Kraft (F1) mit wenigstens einer Komponente parallel zur Vorzugsrichtung (R) ausübt,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein zweites Antriebsmittel vorgesehen ist, welches eine der ersten Kraft (F1) entgegengerichtete zweite Kraft auf die Schwungmasse (m) ausübt, welche in deren Schwerpunkt angreift.

2. Antrieb nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß er ein Gehäuse (G) zur Aufnahme der Schwungmasse (m) aufweist.

3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei der Schwungmasse (m) um einen etwa halbmondförmigen Körper handelt, der mittig an einer Welle (W) drehbar gelagert ist.

Zeichnung